物理で学ぶ波とは　縦波と横波

物理で学ぶ波（波動）

波は、空気や液体、固体などの媒質（medium）の振動や変化が伝わる現象のことです。
例えば、水のたまった状態の容器に、数滴のしずくを落とすと、水面に輪になった波紋がひろがっていく様子が見られます。
視覚的に波をみることができる現象です。

波の種類

波は2種類分けられます。

• 縦波
• 横波

図は名古屋市科学館のサイトより引用しました。

縦波、横波ともに波が進行する方向は同じですが、揺れる（振動する）方向が異なっています。

縦波（longitudinal wave）

波の進行方向と振動の方向が同じ（平行）です。

Longitudinal waves are waves in which the displacement of the medium is in the same direction as, or the opposite direction to, the direction of propagation of the wave.   -wikipediaより

横波（transverse wave)

波の進行方向に対して、振動方向は垂直になります。

a transverse wave is a moving wave whose oscillations are perpendicular to the direction of the wave.　 -wikipediaより

地震の横揺れ、縦揺れの違いを想像してみてください。

図　日本原子力研究開発機構より

振動する方向が地震波の進行する方向と同じ場合は、縦波（P波）です。
地震の時に建物がぐらぐら揺れる波は、横波で、振動方向は進行方向に垂直になっています。

図　日鉄テクノロジーより

上記は縦波超音波です。

縦波の例として、音波や地震のP波があり、横波には電磁波や地震のS波があります。

音と波の関係

音がどのように聞こえるのかを縦波を軸に考えてみます。

まず音源が発生し、音源は空気などの媒質を通して振動して、その振動を私たちは音として認識します。
音源は周りにある空気を押します。押された空気は密度の濃い部分が生じ、押し出した空気は密度が薄くなります。
媒質（空気）が密に縮んだり、伸びたりすると、圧力の変動が生じます。
この変化を表わしたのが波であり、このように空気の密度の振動が伝播していく波を疎密波と呼びます。

縦波、横波の動きについては、こちらの動画を参考にしました
http://www.ne.jp/asahi/tokyo/nkgw/www_2/gakusyu/hadou/Wave_1/Wave_1.html

目に見えない音は、縦波をつかって視覚的に捉えることができます。
今日は簡単なまとめのみ。
この波の基礎が、特許の中でどういう風にでてくるか？
明日、特許とともにまとめます。